数字图像相关法(Digital Image Correlation，DIC)是一种用途广泛的非接触的光学测量方法。它具有对测量环境要求低、实验准备简单、可测试件尺度范围大、测量精度高、全场非接触测量等优点，被应用于各个学科和工程领域。但是DIC方法目前在理论和应用方面仍存在多方面不足，例如在测试对象表面发生较大转动或者包含转动的大变形时，传统的数字图像相关法很难得到期望的结果。本文就旋转物体的三维高精度测量问题，提出一种改进的数字图像相关匹配方法，拓展了DIC法的应用范围。首先，针对物体旋转所带来的对应子区间大转角的测量困难，提出了改进的Newton-Raphson迭代方法，该迭代方法把物体子区的变形假设成为是刚体旋转和平移，对子区旋转角度和两个方向的位移进行迭代，得到子区旋转角度的相近值，由旋转角度求出对应的一阶位移值，然后将一阶位移值作为传统Newton-Raphson迭代的初值，计算出亚像素位移。仿真计算的结果表明：无论物体发生刚体旋转，还是产生大应变的旋转，当相邻图片之间物体的旋转角度小于16o时，测量精度与传统的Newton-Raphson精度相当。其次，利用高速相机和三维数字图像相关相结合的方法测量高速旋转物体，结合Zhang平板标定法开发了宏观三维旋转物体测量系统及分析软件。通过平移实验测定了该三维变形测量系统的变形测量精度，并对风力发电叶片模型进行了测量，得到沿叶片径向分布的七个点在旋转过程中随时间变化的三维运动数据，对其中一点的三维运动数据进行快速傅里叶变换分析，得到其在频域下的信息，这个实验证明了该方法可以用来测量旋转物体的三维运动，解决了三维数字图像相关在物体大角度旋转情况下进行物体变形测量的难题。